合肥市董鋪水庫沉積物重金屬元素環(huán)境污染與潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究

張時(shí)珍

(安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 資源與環(huán)境工程系，合肥 231603)

合肥市董鋪水庫沉積物重金屬元素環(huán)境污染與潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究

張時(shí)珍

(安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 資源與環(huán)境工程系，合肥 231603)

通過電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)對取自合肥董鋪水庫8個(gè)沉積物樣品中Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Cd、As 7種重金屬元素含量的測試，使用地質(zhì)累積指數(shù)法與潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型對其環(huán)境污染與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行了研究，為合肥市的水源地保護(hù)提供了科學(xué)依據(jù)。

董鋪水庫；沉積物；重金屬；地質(zhì)累積指數(shù)；潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

合肥市是全國重點(diǎn)缺水城市之一，而董鋪水庫則是目前主要的飲用水源地[1]，隨著近年來合肥市城市建設(shè)以及工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，水源地保護(hù)形勢日趨嚴(yán)峻。水體沉積物作為環(huán)境物質(zhì)輸送的宿體，匯集了流域侵蝕、大氣沉降及人為釋放等多種來源的環(huán)境物質(zhì)，對其環(huán)境污染與潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究一直是備受關(guān)注的焦點(diǎn)[2]。因此，本文在對合肥市董鋪水庫沉積物中重金屬元素含量分析測試的基礎(chǔ)上，使用地質(zhì)累積指數(shù)與潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型對其環(huán)境污染程度與潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究分析，為合肥市的水源地保護(hù)與管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 樣品采集與試驗(yàn)

本次研究樣品采自合肥市董鋪水庫，該水庫位于合肥市西北部，南淝河上游，庫區(qū)徑流面積207.5 km2，設(shè)計(jì)總庫容2.49×108m3，是合肥市主要供水水源地，目前其水質(zhì)基本處于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)。采樣時(shí)間為2016年10月，共布設(shè)8個(gè)采樣點(diǎn)，均勻分布于整個(gè)庫區(qū)水域。采用抓斗式采樣器采集表層0～15cm沉積物1～2kg，用聚乙烯自封袋密封后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。取沉積物100g于烘箱中烘干，剔除雜物后使用破碎，研磨至160目，用四分法選取10g用作測試。微波消解樣品后，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)測試Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Cd、As 7種重金屬元素含量，測試結(jié)果見表1。

表1 重金屬元素含量 mg/kg

2 評價(jià)模型與參數(shù)

2.1地質(zhì)累積指數(shù)

地質(zhì)累積指數(shù)法是目前應(yīng)用較多的評價(jià)沉積物中污染物環(huán)境危害程度的方法[4]，其計(jì)算模型如公式(1)所示。其中：Cn為重金屬元素n含量，Bn為該重金屬元素的地球化學(xué)背景值，本研究采用安徽省土壤背景值。[5]k為考慮地質(zhì)背景差異而取的系數(shù)，一般取值為1.5，地質(zhì)累積指數(shù)分級情況如表2,評價(jià)結(jié)果如表3所示。

(1)

表2 地質(zhì)累積指數(shù)與污染程度分級

表3 地質(zhì)累積指數(shù)評價(jià)結(jié)果

2.2潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

(2)

(3)

表4 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果

3 結(jié)果與討論

合肥董鋪水庫沉積物重金屬元素含量如表1所示，其中Cu與Cd的均值含量超過了安徽省江淮流域水系沉積物的背景值，表現(xiàn)出了富集的趨勢，Pb、Zn、Ni、Cr與As的含量均低于安徽的背景值。因此，其重金屬元素含量整體處于一個(gè)較低水平，低于同區(qū)域的巢湖、南淝河[7]等，主要原因是因?yàn)樽鳛槌鞘泄┧吹?，其?zhí)行的水源地保護(hù)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)格于其他天然地表水體，其水環(huán)境質(zhì)量常年保持在一類到二類水之間，入庫污染來源控制嚴(yán)格。同時(shí)，董鋪水庫水力學(xué)條件較特殊，上游有淠史杭灌區(qū)的輸水入庫，下游通過泄洪道定期向合肥市城市水系進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水，對沉積物擾動(dòng)較大，實(shí)地采樣時(shí)也發(fā)現(xiàn)，沉積物厚度較薄。

[1] 沈磊，周國艷．論城市水源地保護(hù)與合理開發(fā)—以合肥為例[J]．安徽工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，26(2)：33-36.

[2] 趙麗，王雯雯，姜霞，等．丹江口水庫沉積物重金屬背景值的確定及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估 環(huán)[J]．環(huán)境科學(xué)，2016，37(6)：2114-2120.

[3] 陳富榮．巢湖沉積物鎘等重金屬地球化學(xué)分布、賦存特征及危害性研究[J]．安徽地質(zhì)， 2009，19(3)：201-208.

[4] 張時(shí)珍，張鳳琴．合肥市污泥重金屬污染及農(nóng)用安全性評價(jià)[J]．阜陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2012，29(1)：73-78.

[5] 丁睿．丁集礦煤中伴生元素分布及其環(huán)境意義[D]．合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球與空間學(xué)院，2008.

[6] 胡國成，徐振成，趙學(xué)敏，等．高州水庫表層沉積物金屬污染特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J]．環(huán)境科學(xué)研究，2011，24(8)：950-958.

[7] 李國蓮．巢湖污染物賦存、來源及風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究[D]．合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球與空間學(xué)院，2012.

TheEnvironmentPollutionandPotentialEcologicalRiskofHeavyMetalElementinSedimentfromDong-PuReservoirofHefei

ZHANG Shi-zhen

(Department of Resources and Environment Engineering, Anhui Water Conservancy Technical College, Hefei 231603,China)

The contents of Cu, Pb, Zn, Ni, Cr, Cd and As from 8 sediment samples in Dong-Pu reservoir from Hefei have been determined by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS).The environment pollution and potential ecological risk have been studied by geo-accumulation index and potential ecological risk evaluation model, and the study result can be used for the protection of water source in Hefei.

Dong-Pu reservoir; sediment; heavy metal element; geo-accumulation index; potential ecological risk

2017-05-24

2017-09-09

安徽省高校自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(KJ2014A091)資助。

張時(shí)珍(1982— )，男，安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院資源與環(huán)境工程系講師、工程師。

X-52

A

2096-2371(2017)05-0077-03

[責(zé)任編輯：張永軍]